嵌入式遠(yuǎn)程網(wǎng)箱視頻信號(hào)采集【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　電子信息工程</b></p><p>　　嵌入式遠(yuǎn)程網(wǎng)箱視頻信號(hào)采集</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　設(shè)計(jì)的在完成前必須完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，必須了解課題的相關(guān)信息。

2、嵌入式遠(yuǎn)程網(wǎng)箱視頻信號(hào)采集系統(tǒng)需要收集的相關(guān)信息包括硬件和軟件的各種設(shè)計(jì)方案和可鑒戒的技術(shù)。硬件的設(shè)計(jì)主要考慮ARM芯片和外圍設(shè)備的選擇，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇。軟件的設(shè)計(jì)主要要解決圖片的采集和壓縮的過程，圖片打包傳輸方式。通過上網(wǎng)了解和圖書館等途徑去了解相關(guān)資料。</p><p>　　我們?cè)诰W(wǎng)上瀏覽了數(shù)種方法，下載了多篇有關(guān)教學(xué)模式的文章，研讀了十余篇。概括起來，基于嵌入式遠(yuǎn)程視頻信號(hào)采集的方法的重點(diǎn)有以下幾個(gè):&

3、lt;/p><p><b>　　主 題</b></p><p>　　1、ARM處理器和硬件的選擇</p><p>　　處理器一般使用三星公司的S3C2440微處理器為系統(tǒng)的核心，S3C2440處理器是三星公司在ARM公司的ARM920T處理器核的基礎(chǔ)上，采用更先進(jìn)的制造工藝制造的32位控制器。該處理器具有高性能、低成本、體積小和低功耗的特點(diǎn)，支持T

4、humb和arm雙指令集，能夠很好的兼容多位器件；執(zhí)行效率很高，尋找地址方式靈活簡(jiǎn)單；使用大量的寄存器，執(zhí)行指令速度快；指令長(zhǎng)度固定。S3C2410處理器最高可運(yùn)行頻率可到200MHZ左右，同時(shí)在外圍設(shè)備的配合使用下性能得到加強(qiáng)。YLE2449W開放系統(tǒng)做為外圍設(shè)備采用S3C2440作為CPU，擁有64MB的SDRAM和2MB的NOR FLASH，64MB的NAND FLASH。支持音頻、視頻輸入和攝像頭，100M網(wǎng)口，觸摸屏LCD顯示

5、器。WLAN模塊支持USB接口，支持GPS模塊接口，支持SD/MMC卡接口、IDE接口、IIC、ADC、JTAG、RTC。八個(gè)按鍵，四個(gè)LED燈和蜂鳴器。在功能上完全滿足設(shè)計(jì)要求在性能和價(jià)格上符合實(shí)際使用的要求，也可以使用S3C2440。核心處理器的主要完成運(yùn)算的功能，其他功能由外圍設(shè)別完成。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)采用的開放源碼的LIN</p><p>　　2、通過嵌入Linux系統(tǒng)采集 USB 攝像頭視頻數(shù)據(jù)</p

6、><p>　　嵌入式視頻采集端硬件總體結(jié)主要由微處理器芯片、視頻采集壓縮編碼芯片、FLASH 芯片和 SDRAM 內(nèi)存以及無線信號(hào)傳輸模塊組成。其中微處理器芯片采用的是SAMSUNG 的 16/32 位 RISC 處理器 S3C2410A。為了降低嵌入式視頻采集端的成本，本方案沒有采用高端的壓縮芯片,而是采用了最簡(jiǎn)單的 MJPEG 壓縮，故選用了ZC0301作為視頻壓縮編碼芯片，圖像傳感器 MI360 采集的 RGB

7、 原始圖像數(shù)據(jù)經(jīng) ZC0301 芯片壓縮編碼后輸出的是 JPEG 格式的二進(jìn)制位流，可以簡(jiǎn)化應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，因此本設(shè)計(jì)可采用ZC0301P芯片的130萬像素的USB攝像頭。</p><p>　　開放源代碼的Linux系統(tǒng)，作為嵌入式操作系統(tǒng)的很優(yōu)先選擇，目前相當(dāng)多微型處理器上都安裝了Linux簡(jiǎn)化版操作系統(tǒng)。設(shè)計(jì)目標(biāo)系統(tǒng)將Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)化版移植到S3C2440上，并對(duì)操作系統(tǒng)軟件包中自帶的USB 攝像頭驅(qū)動(dòng)

8、程序加以修改和整理，成為專門針對(duì)以ZC0301P芯片為核心的USB攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序。</p><p>　　3、遠(yuǎn)程無線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)</p><p>　　在遠(yuǎn)離陸地的海洋網(wǎng)箱養(yǎng)殖廠無法進(jìn)行有線的視頻數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸，我們現(xiàn)在有兩種可選方案以建立遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸系統(tǒng)</p><p>　　第一種是無線WIFI技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻信號(hào)傳輸。無線WIFI建立的硬件需要兩個(gè)無線AP（Acce

9、ss Point）即無線接入點(diǎn)，它實(shí)際上是用于無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線交換機(jī)，同時(shí)也是無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的核心。無線AP是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入用戶進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)，在寬帶家庭、大樓內(nèi)部和園區(qū)內(nèi)部各個(gè)區(qū)域廣泛運(yùn)用，一般信號(hào)覆蓋距離在幾十米至上百米左右，目前主要技術(shù)為802.11系列。大多數(shù)無線AP還帶有接入點(diǎn)客戶端模式（AP client），可以和其它AP進(jìn)行無線連接，延展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍</p><p>　　各養(yǎng)殖單元直接

10、與主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)通過中功率AP將有線Internet轉(zhuǎn)換成無線網(wǎng)絡(luò)與各養(yǎng)殖單元之間的進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。WiFi技術(shù)原于短距離的無線通信（300m左右），但隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在室外中功率AP的作用距離已可達(dá)數(shù)十Km，完全能滿足海水養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控需要（一般像深水網(wǎng)箱離岸也不會(huì)超過數(shù)Km）。且中功率的AP設(shè)備和無線網(wǎng)卡也較廉價(jià)，我們認(rèn)為它是適合于海水養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控通信的一種最佳方案，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：</p><p&

11、gt;　　通信速率高（可達(dá)54Mbps），可以快速進(jìn)行多路的視頻通信，尤其適用于那些需要對(duì)多路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻圖像監(jiān)控的場(chǎng)合；組網(wǎng)簡(jiǎn)單易行；自組通信網(wǎng)絡(luò)，不必支付通信費(fèi)用；更適合于在海水養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)處于移動(dòng)通信的盲區(qū)中使用；通信系統(tǒng)的硬件成本低。使用WIFI技術(shù)需要一個(gè)總的控制臺(tái)，放置在路地，在陸地上設(shè)置一個(gè)無線AP,在遠(yuǎn)洋漁場(chǎng)放置另一個(gè)無線AP。在每個(gè)視頻采集端安裝無線網(wǎng)卡與遠(yuǎn)洋端的無線AP連接以完成整個(gè)信號(hào)傳輸。</p>&l

12、t;p>　　除了WIFI技術(shù)以外還可以使用GSM技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的傳輸。GSM是一種通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，全全稱為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，英文名為Global System of Mobile communication。它采用的技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)得到廣泛利用，全球超過200個(gè)國(guó)家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。使用GSM技術(shù)不需要自己建立信號(hào)中繼站，只需要開通GSM網(wǎng)絡(luò)服務(wù)就能進(jìn)行信號(hào)傳輸。GSM傳輸需要GSM卡已經(jīng)GSM模塊發(fā)送信號(hào)

13、，簡(jiǎn)單的說GSM模塊加上鍵盤和顯示屏就是一部手機(jī)，但是我們不需要視頻和鍵盤，只需要模塊完成信號(hào)傳輸。GSM模塊內(nèi)有射頻芯片和基帶處理芯片以及其他存儲(chǔ)等功能部件。GSM模塊同樣需要建立獨(dú)立的操作系統(tǒng)，我們只需要向GSM模塊發(fā)送SMS短信，GSM模塊就能根據(jù)制定好的程序完成各種操作。GSM技術(shù)有諸多的便利，但是在遠(yuǎn)離陸地的海洋上不一定都有服務(wù)商的信號(hào)中繼站，所以綜合各方面的性能，我們一般采用WIFI技術(shù)。</p><p&

14、gt;　　4、嵌入式操作系統(tǒng)以及軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　Linux做為嵌入式之所以為很多系統(tǒng)做為首選操作系統(tǒng)有多方面的原因。首先，Linux系統(tǒng)是開放源代碼的，沒有黑箱，全球遍布的程序愛好者不斷自行進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用于Linux系統(tǒng)的各種軟件，擁有強(qiáng)大的技術(shù)支持。其次，嵌入式Linux系統(tǒng)整個(gè)內(nèi)核非常小很方便一只，運(yùn)算速度快。最后，Linux是免費(fèi)的，不許要付錢。Linux操作系統(tǒng)可以支持二三十種CPU，可能根據(jù)

15、不同的功能和不同的CPU可以對(duì)Linux系統(tǒng)進(jìn)行裁剪，這樣系統(tǒng)的容量可以自由變動(dòng)以節(jié)約存儲(chǔ)空間。</p><p>　　Linux是真正的多任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)，Linux真正充分利用了X86CPU的任務(wù)切換機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了真正的多任務(wù)、多用戶環(huán)境，允許多個(gè)用戶同時(shí)執(zhí)行不同的程序，并且可以隨時(shí)改變各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先等級(jí)。</p><p>　　Linux系統(tǒng)有良好的用戶界面，同時(shí)提供系統(tǒng)調(diào)用界面。Lin

16、ux的傳統(tǒng)用戶界面是基于命令而行的界面，Shell有強(qiáng)大的程序設(shè)計(jì)能力，用戶可以用它編程，根據(jù)自己的需要編寫需要的程序。Linux另個(gè)一個(gè)良好的用戶界面使用鼠標(biāo)、菜單、窗口和滾動(dòng)條組成的操作簡(jiǎn)單，直觀的圖形用戶界面。</p><p>　　5、服務(wù)端和客戶端程序?qū)崿F(xiàn) </p><p>　　我們選擇普通的微型計(jì)算機(jī)做為客戶端遠(yuǎn)程控制臺(tái)。需要一個(gè)WEB訪問查看視頻的界面，只需要編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的HT

17、ML文檔index.html，這個(gè)文檔只需要幾句簡(jiǎn)單的代碼就能實(shí)現(xiàn)視頻顯示的功能。需要完成BOA服務(wù)器的移植才能實(shí)現(xiàn)，Boa是一個(gè)單任務(wù)的HTTP服務(wù)器，與原來的的 Web 服務(wù)器有些不同，它不會(huì)給每一訪問連接單獨(dú)的開啟一個(gè)進(jìn)程，處理多路 HTTP 連接請(qǐng)求的方式是建立 HTTP 請(qǐng)求列表。Boa 對(duì)所有活動(dòng)的 HTTP 連接在內(nèi)部進(jìn)行處理，而只為每個(gè) CGI 程序啟動(dòng)新的進(jìn)程，因此 Boa 在同等硬件條件下節(jié)省了系統(tǒng)資源，顯示出了更快

18、的速度，這對(duì)嵌入式系統(tǒng)來說至關(guān)重要。同時(shí)它還具有自動(dòng)解壓文件、自動(dòng)創(chuàng)建目錄等功能，在嵌入式系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。</p><p>　　有ActiveX插件才能實(shí)現(xiàn)視頻的現(xiàn)實(shí)，要想使用ActiveX插件，須對(duì)它進(jìn)行包裝，將有關(guān)的文件壓縮到一個(gè)擴(kuò)展名為CAB的文件，CAB是一種壓縮格式，效率高。通過下載運(yùn)行該軟件就能實(shí)現(xiàn)視頻的現(xiàn)實(shí)了。</p><p><b>　　小 結(jié)</

19、b></p><p>　　經(jīng)過全方位的理解各種相關(guān)的資料，無論是硬件的選擇還是軟件的設(shè)計(jì)，對(duì)各種方案進(jìn)行比較和選擇，了解了各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)。整個(gè)過程花費(fèi)了相當(dāng)多的時(shí)間去收集資料和對(duì)比方案，但是最終的結(jié)果還是比較令人滿意的，我們找到有效的資料。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　?。?］王冬華,吳壯志. 邊

20、海防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J ]計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展, 2008 ,18(5) :208 - 211.</p><p>　?。?］操龍敏,蔣建國(guó),齊美彬. RTP 協(xié)議在嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展[M], 2008 ,18(3):214 - 216</p><p>　　［3］韓　云,陳祖爵,鄭尚志.MPEG-4編碼技術(shù)應(yīng)用及 FPGA 實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展[M],

21、2007 ,17 ( 10) :219 - 222．</p><p>　?。?］楊　暉,胡永健,林志泉. 基于Linux 和 S3C24 10 嵌入式圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息2007 ,23 (8) :20 - 21.</p><p>　　［5］張　建. 基于 S3C24 10 和嵌入式 Internet 的家庭視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].上海:上海交通大學(xué),2007<

22、/p><p>　?。?］吳百鋒,彭澄廉,孫曉光. 一種基于監(jiān)測(cè)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[J] 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2003 ,26 ( 12) :1728 - 1733.</p><p>　　［7］陳祖爵,黃學(xué)雷,陳蕭軍,等. 嵌入式無線局域網(wǎng)適配器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J ] . 計(jì)算機(jī)工程, 2007 (15) :235 - 238.</p><p>　?。?］黃學(xué)雷. 無線局域網(wǎng)

23、在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用[D] . 鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué), 2006 :23 – 27</p><p>　　［9］郭梯云．?dāng)?shù)字移動(dòng)通信[M]．北京：人民郵電出版社，2001．127 -145．</p><p>　　［10］鄒思鐵. 嵌入式Linux 設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M] . 北京:清華大學(xué)出版社, 2002 :124 - 135.</p><p>　?。?1］趙昌永,王勇,陳抗生

24、. 一種基于嵌入式Linux 的視頻采集系統(tǒng)[J ] . 儀器儀表學(xué)報(bào), 2005 (8) :537 - 540．</p><p>　?。?2］梁會(huì)軍,王勝. 基于 ARMS3C2410 和流媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻采集[J ] . 微計(jì)算機(jī)信息, 2007 (6) :48 - 50．</p><p>　　［13］梨洪松.數(shù)字視頻技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,1998:61-73.&

25、lt;/p><p>　?。?4］張亮.數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控[M].現(xiàn)代通信.2001,10:22-23.</p><p>　　［15］王鳳琴,李祖賀,魏龍超.基于TMS320DM642視頻采集驅(qū)動(dòng)開發(fā)[J].微計(jì)算機(jī)信息2008,01:185-187．</p><p>　?。?6］吳明暉,徐睿,黃健等.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2004．

26、</p><p>　?。?7］Samsung Electronics S3C2410X 32-BIT RISC MICROPRESSORUSR' S MANUAL. Revision</p><p>　　1.2[J]. Publication Number:21.2-S3-C2410-052003,May2005.</p><p><b>　　［1